上記：体長75mmのMelanocetus johnsoniiメスと23.5mmのオスが腹に取り付けられている
EDITH A.WIDDER
Krøyerの深海アンコウ、Ceratias holboelliは、産卵、交尾、または魚が通常交尾するために行うことはありません。 代わりに、男性—ほんの数インチの長さ—比較的巨大な女性の体に握りしめ、決して行くことはできません。 ゆっくりと、彼の体は彼女のものに変身し、彼の細胞は子孫を作るために使用される彼の睾丸を含む彼女のものになります。 彼が消えると、二人の個人は一つになり、一夫一婦制の概念を新しいレベルに引き上げます。
深海アンコウのサブオーダーは、ほぼ170の既知の種で構成され、間違いなく動物界で最も劇的な交配習慣を示しています。 いくつかの種では、男性は一時的に女性に付着し、その後部分的に付着するだけです。 C.holboelliのような他のものでは、男性は女性と永続的に「融合」するか、女性は複数の男性を吸収する—場合によっては一度に最大8人まで。
これらの深海ランデブーを取り巻く多くの謎の中で、彼らは2018年に初めてカメラで撮影されただけで、免疫学的なものです。 実質的に他のすべての成体脊椎動物では、ある個体から別の個体に組織を導入することは、外来細胞を攻撃する強力な免疫応答を誘発するであろう。 なぜメスのアンコウは、免疫学的に言えば、これらの寄生虫の男性を拒否しないのですか？
科学で今日（July30）公開された13アンコウ種の新しいゲノム分析は、いくつかの手がかりを提供します。 一時的または恒久的に仲間と融合する種のゲノムは、適応免疫を支える重要な遺伝子の根本的な変化を受けている—外来組織の拒絶を担う免疫系の枝—それらのいくつかは、効果的に適応免疫系を欠いている脊椎動物の最初の既知の例を作る。 進化の過程で、抗体産生と細胞傷害性T細胞応答に関与する遺伝子の変化は、動物の奇妙な生殖習慣の道を開いたかもしれないが、科学者にとっては、魚が深海の病原体に対してどのように防御するかについての疑問を提起している。
“それは非常に衝撃的です”と、研究に関与していなかったケンブリッジ大学の遺伝学者Elizabeth Murchison氏は述べています。 “私たちは、自然の中で何が可能であり、不可能であるかについてあまりにも多くの先入観を持つべきではないと思います。 進化は奇抜な結果のすべての種類を生成し、これはそのうちの一つです。”
ドイツのマックスプランク免疫学とエピジェネティクス研究所の免疫学者Thomas Boehmと彼の同僚は、長い間、いくつかのアンコウの種が個人間の体の融合を形成することができる方法を知りたかった、と動物のゲノムの分析を行うために着手しました。 深海からの生物学的サンプルは手に入れるのは難しいですが、ワシントン大学の深海釣りの専門家である魚類学者Theodore Pietschの助けを借りて、チームはいくつかの標本コレクションから組織サンプルを得ることができました。
Boehmと彼の同僚は、深海アンコウの13種を表す31標本からDNAの配列を決定しました。 これには、一時的な付着によって交尾する4種と、永続的な融合を形成する6種が含まれていました—それらのうち3つは1対1の方法で、3つは複数の雄が単一の雌と融合しています。 チームはまた、男性が女性に付着することはありません他のアンコウのグループから三つの対照種を含めました。
チームは、適応免疫応答の重要なプレーヤーであることが知られているよく特徴付けられた遺伝子の一握りを調べました。 まず、魚類の主要組織適合遺伝子複合体（MHC）クラスIおよびIIタンパク質、個体間で異なる細胞表面分子をコードし、T細胞が体自身の細胞を外来の細胞と区別することを可能にする遺伝子を調べた。 細胞傷害性T細胞を駆動して組織移植の設定で外来細胞を攻撃するのはMHCクラスI受容体です。
興味深いことに、6つの恒久的に付着している種はすべて、MHC遺伝子に異常で有意な変化を示し、複数の雄が各雌と融合する3つの種ではさらに 研究者らはまた、MHCクラスIタンパク質と相互作用する細胞傷害性T細胞の受容体をコードする遺伝子の変化を発見した。 例えば、6つの永久付着体すべてにおいて、そのような受容体をコードする2つの遺伝子が完全に欠落しており、T細胞の細胞傷害性反応性を解体することが、異なるアンコウ個体が交尾することを可能にするために必要である可能性があることを示唆している。
外来組織に対する抗体は、組織移植中に患者に合併症を引き起こすことも知られているため、チームは抗体生成を支える特定の遺伝子 これらの遺伝子の多くは、ほとんどのアンコウ種で無傷であるように見えたが、彼らは、特定の抗体を作成する上で重要な役割を果たしているaicdaは、一時的または永久的な添付ファイルを形成するすべての10種で効果的に存在しないのに対し、それは三つの対照種で無傷であったことがわかりました。 また、抗体形成に関与している特定のrag遺伝子は、これらの遺伝子は、C.holboelliのような一対一の方法でペアリングする種では比較的無傷であったのに対し、雄のグループとして交尾する種で有害な変異を蓄積していた。
全体的に、仲間間の極端な愛着は、適応免疫遺伝子への変化がより極端に見えるように見えた、とチームは指摘する。 一時的な付着は抗体応答の低下を必要とするだけであるように見えたが、永続的な一対一の融合は細胞傷害性T細胞機能の縮小にも関連している 複数の仲間の場合、これは、抗体応答の鈍化、およびrag遺伝子の喪失など、さらに多くの変化によって特徴づけられた。
研究に関与していなかったユニバーシティ-カレッジ-ロンドンの免疫学者とウイルス学者Ariberto Fassatiに、結果は驚くべきものです。 多くの科学者は、一度確立された免疫システムは、「より適応的でより具体的になる」ために一方向にのみ進化すると仮定しています。 “しかし、これはあなたが実際に適応免疫系の腕を失う可能性があるように見えます。 . . 進化の圧力が正当化されれば。”彼の知る限り、深海のアンコウ種は、脊椎動物がそのような適応免疫の巨大な枝を失った最初の例です。他の多くの脊椎動物では、適応免疫系の一部を除去することは壊滅的な結果をもたらす。
例えば、rag遺伝子に突然変異を持って生まれた赤ちゃんは、骨髄移植による治療を受けなければ、深刻な病気になるか、すぐに死ぬとBoehm氏は指摘する。適応免疫系が非常に重要であると考えられている理由の1つは、多くの病原体や寄生虫が、あまり特異的ではない最前線の自然免疫防御の裏をかく 例えば、進行中のCOVID-19パンデミックの原因であるSARS-CoV-2を含む多くのウイルスは、自然免疫防御の一部である炎症駆動インターフェロンの体の産生を止めることができる、と彼は付け加えた。 いくつかのアンコウは明らかに完全に無傷の適応免疫システムなしで罰金に沿って取得しているという事実は”非常に顕著です。”
この発見は、彼らが深海の病原体から自分自身を守るために管理する方法の問題を提起します。 Boehmは、魚が他の免疫系を完全に進化させたに違いないか、あるいは適応免疫応答の欠如を補うために自然免疫機構を立ち上げる方法を見つけたと思 多分彼らは継続的にインターフェロンを発現することによってこれを達成することができる、と彼は推測し、一定の警戒に自分の体を配置し、それが それを証明するためには、遺伝子発現を調べることができる新鮮な組織が必要です。”私はRNAを抽出し、これらの発現レベルを探すことができる動物を得ることを必死に楽しみにしています。
“私はrnaを抽出し、これらの発現レベルを . . インターフェロン関連遺伝子、”と彼は言います。 適応免疫を失った後にいくつかのアンコウがどのように対処するかを知ることは、免疫不全患者の治療法を見つけるのに役立つ可能性がある、と
彼には、結果はまた、鶏や卵のジレンマをもたらす：最初に来た、適応免疫や融合交配戦略を支える遺伝的アーキテクチャへの変更？ 彼が調べた種の一つは、手がかりを提供することができます。 Gigantactis vanhoeffeniは一時的な付着によって交尾すると考えられていますが、永続的に付着する種と同じ免疫遺伝子の変化のいくつかを示しています。 ベームは、G.vanhoeffeniが進化的に”永久的な愛着への途中”かもしれないと考えていると言います。 「この永続的な融合が実際に始まる前に、免疫ゲノムへのいくつかの変化が起こらなければならないようです。 これらの遺伝子が絶滅または消滅する原因となるある種の未知の進化的圧力があるようです。”
ギル-ローゼンタール、テキサスAの進化生物学者&M大学は、彼がそれらの進化の圧力が何であるか疑問に思うと言います。 深海のアンコウは非常に性的に二形である、と彼は科学者への電子メールで指摘している。 “女性はこれらの悪夢のような光を持つ牙のモンスターであり、男性は巨大な精巣と巨大な鼻を持つ小さな小さなものです。”女性はおそらく深海ではまばらなので、男性はそれらを探して多くの時間を費やす可能性が高い、と彼は説明しています。 男性が最終的に女性を見つけたとき、それは近くに固執することに興味があるでしょう。 男性を食べるなど、女性が相反する利益を持っていることが起こった場合、それは「性的葛藤」のために魚を設定する可能性があります。「そのような状況は、何らかの形で免疫系に対するゲノムの綱引きにつながる可能性がある、とRosenthalは推測しています。 「免疫ゲノムの残骸のいくつかが性的葛藤から来ているのであれば、私は驚かないでしょう。”
性行動と免疫系機能のトレードオフの最初の例ではないだろう、と彼は脊椎動物では、テストステロンは免疫系機能を低下させ、男性の性的表示を強 しかし、”それの多くがシャットダウンされたり、改造されたりするのは野生です！”
ローゼンタールとマーチソンに、結果は、ゲノミクス革命は、研究室でよく理解されたモデル生物を超えてベンチャーし、地球上の生命の異なる適応を探索す 「進化的に発散する系統を探索することによって、免疫だけでなく生物学のすべてについて学ぶべきことがたくさんあります」とMurchison氏は言います。 “自然はとても広く多様であり、非常に専門的なニッチに多くの適応があるので、あなたは本当にあなたが見つけようとしているものを知ることは”
J.B.Swann,et al. “性寄生の免疫遺伝学、”科学、土井：10.1126/科学。aaz9445、2020年。